JP6297192B2 - 貼り合わせ基板のブレイク装置 - Google Patents

Description

本発明は、脆性材料基板を貼り合わせた貼り合わせ基板の両面に形成されたスクライブライン（切り溝）をブレイクするためのブレイク装置に関し、特に板厚が薄い貼り合わせ基板をブレイクするブレイク装置に関する。また、本発明は、貼り合わせ基板から単位基板を得る際に、単位基板の周辺に外部接続用の端子領域を形成するようにしてブレイクするためのブレイク装置に関する。本発明のブレイク装置は、例えば液晶表示パネルの単位表示パネル等の加工に利用される。

液晶表示パネルの製造では、二枚の大面積ガラス基板を使用し、一方の基板上にカラーフィルタＣＦ（Color Filter）を形成し、他方の基板上に液晶を駆動する薄膜トランジスタＴＦＴ（Thin Film Transistor）および外部接続のための端子領域を形成する。そしてカラーフィルタが形成されたＣＦ側基板と、ＴＦＴおよび端子領域が形成されたＴＦＴ側基板とを、シール材を挟んで貼り合わせるとともに液晶を封入したマザー基板を形成し、次いで、一つ一つの単位表示パネルに分断する。

端子領域は、ＴＦＴと外部機器との間で信号線が接続される領域であることから、端子領域を露出させる必要がある。そのため、マザー基板を単位表示パネルに分断する際に、端子領域に対向するＣＦ側基板の部位に対し、端子領域の外側端（すなわち単位表示パネルの周辺）に沿って分断するとともに、端子領域の外側端から信号線を取り付けるために必要な幅（端子幅）を、端材として切除するようにしている。

マザー基板にスクライブラインを加工し、このスクライブラインから基板をブレイクする基板加工システムや基板加工方法は、既に特許文献１や特許文献２などで開示されている。
特許文献１によれば、まず図７（ａ）に示すように、マザー基板１０のＴＦＴ側基板１１を上側にし、ＣＦ側基板１２を下側にしてテーブル（図示外）上に載置し、該ＴＦＴ側基板１１をカッターホイール１３でスクライブしてスクライブライン１４…を加工する。
次に、図７（ｂ）並びに図７（ｃ）に示すように、マザー基板１０を反転させてクッションシート１５上に載置し、ブレイクバー１６をスクライブライン１４の直上位置からＣＦ側基板１２に押しつけてスクライブライン１４…をブレイクする。
次いで、図７（ｄ）に示すように、上向きになっているＣＦ側基板１２にカッターホイール１３でスクライブライン１７…を加工する。その後、図７（ｅ）に示すように、マザー基板１０を再度反転させてクッションシート１５上に載置し、図７（ｆ）に示すように、ブレイクバー１６をスクライブライン１７の直上位置からＴＦＴ側基板１１に押しつけてスクライブライン１７…をブレイクする。その後、マザー基板１０はハッチングで示された端材部分が除去され、図７（ｇ）に示すように、ＴＦＴ側基板１１の一部が露出した端子領域Ｔを持つ単位表示パネルとなる。

また、特許文献２では従来技術として以下のブレイク方法が開示されている。
まず、図８（ａ）に示すように、Ａ面とＢ面とを貼り合わせたマザー基板２０のＡ面にカッターホイール１８でスクライブライン１９を形成する。
次いで、図８（ｂ）に示すように、マザー基板２０を反転させてクッションシート２３上に載置し、Ｂ面からスクライブライン１９に向かってブレイクバー２１を押しつけてスクライブライン１９をブレイクする。
次に、図８（ｃ）に示すように、上向きとなっているＢ面に上記スクライブライン１９に対して端子領域を形成する幅だけずらした位置でスクライブライン２２を形成する。
次いで、図８（ｄ）に示すように、マザー基板２０を再度反転させてクッションシート２３上に載置し、Ａ面からスクライブライン２２に向かってブレイクバー２１を押しつけてスクライブライン２２をブレイクする。この後、マザー基板２０は、上記のブレイクされた部分から左右に引き離されて、端子領域を持つ単位表示パネルとなる。

特開２００３−１３１１８５号公報 特開２００２−１０３２９５号公報

上記したように、従来の方法では、マザー基板のＴＦＴ側基板とＣＦ側基板にそれぞれ形成したスクライブラインをブレイクする際に、その都度マザー基板を反転させて行わなければならないので、マザー基板を反転させる基板反転装置が必要となる。このため、ブレイク装置が大型化して設備コストが高くなるだけでなく、ブレイクに要する時間が長くなって生産性が低下するといった問題点があった。
また、近年では加工対象の基板の板厚を薄くすることが求められている。一例として、板厚が０．２ｍｍの基板を貼り合わせた貼り合わせ基板が使用されており、さらには０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍという非常に薄い板厚の基板を貼り合わせた貼り合わせ基板の採用が検討されている。しかし０．２ｍｍ以下の薄い貼り合わせ基板は撓みやすいため、反転させて一枚ずつブレイクすることは困難である。

そこで本発明は、上記した課題に鑑み、マザー基板を反転させることなく、全てのスクライブラインを効率よくブレイクすることができる貼り合わせ基板のブレイク装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち本発明は、第一基板の下面と第二基板の上面とを貼り合わせた貼り合わせ基板で、前記第一基板の上面と前記第二基板の下面に分断用のスクライブラインが形成された貼り合わせ基板に対し、当該スクライブラインに沿って前記貼り合わせ基板をブレイクするブレイク装置であって、前記貼り合わせ基板を搬送する搬送機構と、前記第一基板の上面から貼り合わせ基板を押圧するブレイクバーと、前記貼り合わせ基板を挟んで前記ブレイクバーの下方に位置し、前記第二基板の下面を受けとめる受部材とを備え、前記第一基板の上面に形成された前記分断用のスクライブラインに沿って前記ブレイクバーを前記第一基板に押圧するとともに前記第二基板の下面に形成されたスクライブラインの左右近傍を受けとめる左右一対の受刃により形成された前記受部材で前記第二基板の下面を受けとめることにより、前記第二基板の分断用のスクライブラインをブレイクすると同時に、該スクライブラインの真裏に形成された前記第一基板の分断用のスクライブラインもブレイクする貼り合わせ基板のブレイクするようにしてある。前記第一基板及び第二基板の各板厚は０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍであってもよい。

本発明は上記の構成としたから、第一基板および第二基板のそれぞれの分断用スクライブラインをブレイクする際に、その都度マザー基板を反転させることなく、マザー基板を搬送機構に載置した姿勢のまま、１つのブレイクバーで連続してブレイクすることができる。これにより、ブレイクに要する時間を短縮して生産性を高めることができるとともに、基板を反転させる装置が不要となって、ブレイク装置を軽量小型化して設備費の低減化を図ることができる。

上記発明において、前記分断用のスクライブラインの他に、前記第二基板の分断用スクライブラインに隣接して端子領域形成用のスクライブラインが形成された貼り合わせ基板をブレイクするブレイク装置であって、前記受部材は前記第二基板に形成された前記端子領域形成用のスクライブラインの左右近傍を受けとめる左右一対の受刃により形成され、当該端子領域形成用のスクライブラインが左右の受刃間の中心にきたときに、隣接する分断用のスクライブラインと一方の受刃との間隔が端子領域の幅より小さい寸法となるように受け刃が形成されるようにしてもよい。
これにより、端子領域形成用スクライブラインも分断用スクライブラインと同様に第一基板の上面からブレイクバーを押圧することでブレイクできるので、基板を反転させることなく全てのスクライブラインを連続してブレイクすることが可能となり、端子領域を備えた単位表示パネルの生産性を高めることができる。

本発明の装置によりブレイクされるマザー基板の一例を示す説明図。 本発明に係るブレイク装置の一例を概略的に示す平面図。 本発明に係るブレイク装置の一例を、ブレイク工程と共に示す説明図。 図３同様のブレイク装置の説明図。 ブレイクバーおよび受部材を示す部分拡大説明図。 受部材の別実施例を示す断面図。 従来の貼り合わせ基板のブレイク手段を示す説明図。 従来の貼り合わせ基板のブレイク手段の別の例を示す説明図。

本発明の貼り合わせ基板のブレイク装置の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明のブレイク装置は、スクライブ装置とともに用いられる。すなわち、加工対象となるマザー基板は、貼り合わされた第一基板と第二基板のそれぞれの表面にスクライブ装置によってスクライブライン（切り溝）が加工された後、本ブレイク装置に移送される。スクライブ装置については図示を省略するが、カッターホイールやレーザービームを用いた周知のスクライブ装置を利用することができる。また、スクライブ装置からブレイク装置に搬送する手段についても、周知のコンベアを用いた搬送装置によって行うことができる。

図１（ａ）は本発明のブレイク装置によってブレイクされる加工対象となるマザー基板Ｍの一例を示す平面図であり、図１（ｂ）はその斜視図である。このマザー基板Ｍは第一基板１と第二基板２とを貼り合わせた基板構造を有する。ここでは、第一基板１をＴＦＴ側基板とし、第二基板２をＣＦ側基板とする。また、マザー基板Ｍのそれぞれの基板の厚みは、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ、特に０．１５ｍｍ以下のものが好ましい。
以下において、マザー基板ＭからＸ方向並びにＹ方向にそれぞれ３列並んだ９つの単位表示パネルＵを切り出し、切り出された各単位表示パネルＵの４つの周辺のうち、図１（ｄ）に示すように、１つの周辺に外部接続用の端子領域Ｔが形成される場合について説明する。

マザー基板Ｍの第一基板１の表面にはマザー基板Ｍを９つに切り離すためのＸ方向の分断用スクライブラインＳ１並びにＹ方向の分断用スクライブラインＳ２が形成されている。また、第二基板２の表面にも、図１（ｂ）に示すように、第一基板１のスクライブラインＳ１、Ｓ２の真裏でＸ方向の分断用スクライブラインＳ１’並びにＹ方向の分断用スクライブラインＳ２’が形成されている。
さらに、第二基板には、Ｘ方向の分断用スクライブラインＳ１’に沿って、端子領域Ｔを形成するための端子領域形成用スクライブラインＳ３が形成されている。分断用スクライブラインＳ１’と端子領域形成用スクライブラインＳ３との間隔は、最終的に切り出される単位表示パネルＵの端子領域Ｔの幅Ｌ（図１（ｄ）参照）と同じである。本実施例での端子領域Ｔの幅Ｌは２ｍｍとした。

上記のような各スクライブラインが形成されたマザー基板Ｍは、ブレイク工程において本発明に係るブレイク装置Ｄに搬送される。
ブレイク装置Ｄは、図２〜図５に示すように、マザー基板Ｍを上流から下流（図３の矢印方向）に搬送する搬送機構３と、搬送機構３の途中に配置され、マザー基板Ｍの第一基板１の表面を押圧するブレイクバー４と、ブレイクバー４に相対する下方位置でマザー基板Ｍの第二基板２の下面を受けとめる受部材５とから構成される。
搬送機構３は、分断すべきスクライブラインを進行方向に対して直交する方向にした状態でマザー基板Ｍを搬送するものであって、前後のコンベア３ａ、３ｂにより形成されている。この前後のコンベア３ａ、３ｂの間にブレイクバー４並びに受部材５が配置されている。

ブレイクバー４は、マザー基板Ｍの分断すべきスクライブラインの延在方向にのびる板状材で形成され、流体シリンダ等の昇降機構４ａを介してビーム４ｂに保持されている。そして、昇降機構４ａをコンピュータ（図示外）でコントロールすることにより、ブレイクバー４の昇降ストロークをコントロールしてマザー基板Ｍへの押圧力が調整できるようにしている。

受部材５は、図５の拡大図で示すように、ブレイクバー４の下方に配置された左右一対の受刃５ａ、５ａにより形成されている。この受刃５ａ、５ａは、マザー基板Ｍが前記のコンベア３ａによって、第二基板２の分断すべきスクライブラインＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３のいずれかがブレイクバー４の直下に搬送されてきたときに、該スクライブラインの左右近傍を受けとめるように形成されている。また、第二基板２の次に分断しようとするスクライブライン、例えば、図５（ｂ）に示すように、端子領域形成用のスクライブラインＳ３が左右の受刃５ａ、５ａの中心にきたときに、該スクライブラインＳ３と一方の受刃との間隔Ｌ１が端子領域の幅Ｌより小さくなるように形成されている。これにより、左右の受刃５ａ、５ａが両側とも確実に第二基板２に当接した状態で受けとめることができるようにしてある。本実施例では受刃５ａ、５ａの間隔を３ｍｍとした。

次に、本発明のブレイク装置Ｄを用いたマザー基板Ｍのブレイク手順について説明する。
まず、図１で示したマザー基板Ｍを、第一基板１を上側にして、かつ、Ｙ方向の分断用スクライブラインＳ２、Ｓ２’が搬送機構３の送り方向と直交する方向にした状態で搬送機構３に載置する。そして搬送機構３によりマザー基板Ｍをブレイクバー４の方向に移送する。最初の分断用スクライブラインＳ２、Ｓ２’が図３（ａ）のようにブレイクバー４の下方にきたときに搬送機構３を停止させ、ブレイクバー４を下降させて第一基板１を押圧する。これにより、マザー基板Ｍは、図５（ａ）の拡大図に示すように、左右の受刃５ａ、５ａの間で下方に撓んで第二基板２の分断用スクライブラインＳ２’がブレイクされると同時に、板厚が薄いことから「欠け」が発生することなく第一基板１に形成された分断用スクライブラインＳ２もブレイクされる。続いて同様の手順で次の分断用スクライブラインもブレイクされる。そしてマザー基板Ｍは分断用スクライブラインＳ２、Ｓ２’に沿って切り離されて、図１（ｃ）に示すような３つの単位表示パネルＵが並んだ長方形の短冊状基板Ｍ１となる。
なお、上記ブレイク工程において、第二基板２の分断用スクライブラインＳ２’が第一基板１のスクライブラインＳ２の真裏にあり、かつ、各基板１、２の厚みが０．０５〜０．１５ｍｍと薄いので、ブレイクバー４を第一基板１の上面から押圧することにより、両スクライブラインＳ２、Ｓ２’を同時にブレイクすることが可能となる。
また、発明者等の実験によれば、ブレイクバー４を押圧したときに、図５（ａ）に示すように、左右の受刃５ａ、５ａ間におけるマザー基板Ｍの撓み量Ｗが１０μｍ〜５０μｍとなるようにブレイクバー４の押圧力を設定したときブレイク結果が、「欠け」の発生していない最もきれいな分断面となって、効果的にブレイクすることができた。

この後、図４（ａ）に示すように、短冊状のマザー基板Ｍ１を搬送機構３に載置してブレイクバー４の方向に搬送する。この場合、第一基板１を上側にした状態で、かつ、分断用スクライブラインＳ１、Ｓ１’並びに端子領域形成用スクライブラインＳ３が搬送機構３の送り方向に対して直交する方向に載置する。そして第二基板２に形成された最初の端子領域形成用スクライブラインＳ３が、図４（ｂ）に示すように、ブレイクバー４の下方にきたときに搬送機構３を停止させ、ブレイクバー４を下降させて第一基板１を押圧する。これにより、図５（ｂ）に示すように、マザー基板Ｍ１は左右の受刃５ａ、５ａとの間で下方に撓んで第二基板２に形成された端子領域形成用スクライブラインＳ３がブレイクされる。
この際、端子領域形成用スクライブラインＳ３と左右の受刃５ａ、５ａの一方の受刃との間隔Ｌ１が端子領域の幅Ｌより小さくなるように形成されているので、左右の受刃５ａ、５ａにより確実に端子領域形成用スクライブラインＳ３の左右両脇を受けとめて、左右の受刃５ａ、５ａ間でマザー基板を撓ませることができる。

次いで、図４（ｂ）に示すように、マザー基板Ｍ１は搬送機構３により次の分断用スクライブラインＳ１、Ｓ１’がブレイクバー４の下方位置になるまで搬送されて停止し、ブレイクバー４が下降して第一基板１を押圧する。これにより、図５（ｃ）の拡大図に示すように、マザー基板Ｍ１は左右の受刃５ａ、５ａとの間で下方に撓んで第二基板２の分断用スクライブラインＳ１’がブレイクされると同時に、第一基板１に形成された分断用スクライブラインＳ１もブレイクされる。
このブレイクの際も、先に述べたように、分断用スクライブラインＳ１、Ｓ１’と一方の受刃５ａとの間隔Ｌ１が端子領域の幅Ｌより小さくなるように形成されているので、左右の受刃５ａ、５ａが隣り合う端子領域形成用スクライブラインＳ３に跨がることなく、スクライブラインＳ１、Ｓ１’のみを受けとめてブレイクすることができるので、誤って隣の端子領域形成用スクライブラインＳ３までが同時にブレイクされることはない。

次いで図４（ｃ）に示すように、分断用スクライブラインＳ１’の近傍に形成された端子領域形成用スクライブラインＳ３がブレイクバー４の下方位置になるようにマザー基板Ｍ１を移送し、ブレイクバー４を第一基板１の表面に押圧することにより端子領域形成用スクライブラインＳ３をブレイクする。
さらに引き続いて、マザー基板Ｍ１を順次搬送して、残りの分断用スクライブラインＳ１、Ｓ１’と端子領域形成用スクライブラインＳ３のブレイクを行う。

このようにして得られたブレイク済みの短冊状マザー基板Ｍ１に対し、分断用スクライブラインＳ１、Ｓ１’に沿って単位表示パネルＵを引き離すとともに、図４（ｄ）のハッチングで示す端材部分Ｅを取り除く。これにより、図１（ｄ）に示すように、第一基板１、すなわち、ＴＦＴ側基板の一部が露出した端子領域Ｔを有する単位表示パネルＵを加工することができる。

以上のように本実施例では、第一基板１の表面からブレイクバー４を押圧することにより、第一基板１の分断用スクライブラインをブレイクすると同時に、該分断用スクライブラインの真裏に形成された第二基板２の分断用スクライブラインもブレイクすることができる。したがって、従来のように、第一基板１および第二基板２の各スクライブラインをブレイクする際にその都度マザー基板Ｍを反転させる操作が不要となる。これにより、基板を反転させる装置が不要となってブレイク装置の軽量小型化とコストの低減化を図ることができる。また、第二基板２に形成されている端子領域形成用スクライブラインも第一基板１の上面からブレイクバー４を押圧してブレイクすることができるので、基板を反転させることなく連続して全てのスクライブラインのブレイクを行うことが可能となる。これによりブレイク作業に要する時間を短縮し、生産性を高めることができる。

以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでない。例えば、ブレイクバー４の下方に配置された受部材５は、上記一対の受刃５ａ、５ａに代えて、図６に示すように、隙間をあけて配置された左右一対のテーブル５ｂ、５ｂとすることもできる。この場合、左右のテーブル５ｂ、５ｂの間隔は、先に述べた受刃５ａ、５ａの間隔と同じ長さになるように形成する。また、マザー基板Ｍを上流から下流に搬送する搬送機構３には、エア吸着盤を備えた吸着ロボット（図示外）等を用いることができる。その他本発明では、その目的を達成し、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

また、本ブレイク装置を用いたブレイク方法についてまとめておく。
（ａ）０．０５〜０．２ｍｍの板厚の第一基板と第二基板とを貼り合わせた貼り合わせ基板の両面に分断用のスクライブラインを形成し、前記貼り合わせ基板を搬送する搬送機構と、前記第一基板の上面から貼り合わせ基板を押圧するブレイクバーと、前記貼り合わせ基板を挟んで前記ブレイクバーの下方に位置し貼り合わせ基板の下面を受けとめる受部材とを用いて、前記第一基板に形成された前記分断用のスクライブラインに沿って前記ブレイクバーを前記第一基板に押圧するとともに前記受部材で第二基板を受けとめることにより、前記第二基板の分断用のスクライブラインをブレイクすると同時に、該スクライブラインの真裏に形成された前記第一基板の分断用のスクライブラインもブレイクする貼り合わせ基板のブレイク方法。
（ｂ）前記分断用のスクライブラインの他に、さらに前記第二基板に端子領域形成用のスクライブラインを形成し、前記受部材として、左右一対の受刃であって、第二基板の分断用のスクライブラインが左右の受刃間の中心にきたときに、端子領域形成用のスクライブラインと一方の受刃との間隔が端子領域の幅より小さい寸法となるように形成された受刃を用いて、端子領域形成用スクライブラインの直上で前記第一基板の表面を前記ブレイクバーで押圧するとともに前記受部材で第二基板を受けとめることにより、前記端子領域形成用スクライブラインをブレイクする上記記載の貼り合わせ基板のブレイク方法。
（ｃ）分断用のスクライブラインと、端子領域用のスクライブラインとを交互にブレイクする上記記載の貼り合わせ基板のブレイク方法。

本発明のブレイク装置は、貼り合わせ基板の両面に形成されたスクライブラインをブレイクするブレイク装置として利用することができる。

１ 第一基板
２ 第二基板
３ 搬送機構
３ａ 受刃
４ ブレイクバー
Ｄ ブレイク装置
Ｍ マザー基板
Ｍ１ 短冊状マザー基板
Ｓ１、Ｓ１’ 分断用スクライブライン
Ｓ２、Ｓ２’ 分断用スクライブライン
Ｓ３ 端子領域形成用スクライブライン
Ｔ 端子領域
Ｕ 単位表示パネル

Claims (2)

1. 第一基板の下面と第二基板の上面とを貼り合わせた貼り合わせ基板で、前記第一基板の上面と前記第二基板の下面に分断用のスクライブラインが形成された貼り合わせ基板に対し、当該スクライブラインに沿って前記貼り合わせ基板をブレイクするブレイク装置であって、
   前記貼り合わせ基板を搬送する搬送機構と、
   前記第一基板の上面から貼り合わせ基板を押圧するブレイクバーと、
   前記貼り合わせ基板を挟んで前記ブレイクバーの下方に位置し、前記第二基板の下面を受けとめる受部材とを備え、
   前記第一基板の上面に形成された前記分断用のスクライブラインに沿って前記ブレイクバーを前記第一基板に押圧するとともに前記第二基板の下面に形成されたスクライブラインの左右近傍を受けとめる左右一対の受刃により形成された前記受部材で前記第二基板の下面を受けとめることにより、前記第二基板の分断用のスクライブラインをブレイクすると同時に、該スクライブラインの真裏に形成された前記第一基板の分断用のスクライブラインもブレイクする貼り合わせ基板のブレイク装置。
2. 前記第一基板及び第二基板の各板厚が０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍである請求項１記載のブレイク装置。